B03a Kritischer Punkt Kritischer Punkt Im ersten Teil dieses Versuchs werden Sie beobachten, wie ein Gas bei hohen Dr¨ ucken zu einer Fl¨ ussigkeit umgewandelt wird. Verringert man den Druck schlagartig, so f¨ angt diese Fl¨ ussigkeit an zu sieden – es bilden sich Gasblasen in der Fl ¨ ussigkeit. Oberhalb einer bestimmten Temperatur aber wird das Gas nicht mehr fl¨ ussig, auch wenn man den Druck erh¨ oht. Diesen kritischen Punkt sollen Sie hier im Experiment bestimmen. Im zweiten Versuchsteil werden Sie eine adiabatische Zustands¨ anderung untersuchen und den Adiabatenkoeffizi- enten von Luft bestimmen. Schriftliche VORbereitung: 1. Informieren Sie sich ausf¨ uhrlich ¨ uber Gasgesetze, Zustandsgr¨ oßen, Isothermen, Dampfdruck- kurven und den kritischen Punkt. 2. Schreiben Sie sich Notizen ¨ uber ihre Recherchen in ihr Praktikumsheft. 3. Wie kommt man auf Gleichung (5)? Leiten sie diese Gleichung her. Lit.: z. B. [1] 4. In welchen Einheiten werden die in der idealen Gasgleichung pV = nRT auftretenden Gr¨ oßen gemessen? Welches Volumen beansprucht ein Mol eines idealen Gases bei Normaldruck und 293 K nach dieser Beziehung? Welche Masse hat so ungef¨ ahr ein Mol trockene Luft und welche Masse 1 Liter? 5. Der 1. Hauptsatz der Thermodynamik wird f¨ ur ideale Gase oft in der Form U = dQ - pdV (1) angegeben. Welche physikalische Aussage steckt hinter diesem Hauptsatz? Welche Bedeutungen haben der Term pdV und das negative Vorzeichen? 6. Wie definiert man die spez. W¨ armekapazit¨ at, wie die molare? F¨ ur letztere liest man Werte 3 2 R, 5 2 R oder 7 2 R bei zweiatomigen Molek¨ ulen wie O 2 , N 2 . Wovon h¨ angt dieser Wert ab? Ist die W¨ armeapazit¨ at bei konstanten Druck c r oder bei konstantem Volumen c v gr¨ oßer und warum? 7. Kennen Sie Beispiele f¨ ur adiabatische Zustands¨ anderungen? Was unterscheidet sie von den isothermen Zustands¨ anderungen? Wie unterscheiden sich die Adiabaten und die Isothermen in einem p-V Diagramm? Welche der Gr¨ oßen in Gl. (1)¨ andern sich bei diesen Prozessen jeweils nicht? Die adiabatische Zustands¨ anderung wird beschrieben durch: pV κ = const. mit κ = c p c V . (2) 8. Wenn Sie diese Fragen alle verstanden und beantwortet haben, k¨ onnen Sie sich vielleicht ¨ uber den einfachen und schnellen Versuchsablauf freuen. Er wurde zuerst beschrieben von R¨ uchardt, Phys. Zeitschrift XXX, S.58, 1929. Bilder zu diesem Versuch finden Sie hier: http://www.iqo.uni-hannover.de/1291.html c Dr. R¨ udiger Scholz und Kim-Alessandro Weber - Leibniz Universit¨ at Hannover, Juni 2015 1 von 6
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Kritischer Punkt - Praktikum Physik · (4) f ur die Temperatur Taus 6.4 (Arbeitsplatz) in Ihr Diagramm mit ein. Grenzen Sie die graphische Darstellung auf den interessierenden Bereich
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B03a Kritischer Punkt
Kritischer Punkt
Im ersten Teil dieses Versuchs werden Sie beobachten, wie ein Gas bei hohen Drucken zu einer Flussigkeit
umgewandelt wird. Verringert man den Druck schlagartig, so fangt diese Flussigkeit an zu sieden – es bilden sich
Gasblasen in der Flussigkeit. Oberhalb einer bestimmten Temperatur aber wird das Gas nicht mehr flussig, auch
wenn man den Druck erhoht. Diesen kritischen Punkt sollen Sie hier im Experiment bestimmen.
Im zweiten Versuchsteil werden Sie eine adiabatische Zustandsanderung untersuchen und den Adiabatenkoeffizi-
enten von Luft bestimmen.
Schriftliche VORbereitung:
1. Informieren Sie sich ausfuhrlich uber Gasgesetze, Zustandsgroßen, Isothermen, Dampfdruck-
kurven und den kritischen Punkt.
2. Schreiben Sie sich Notizen uber ihre Recherchen in ihr Praktikumsheft.
3. Wie kommt man auf Gleichung (5)? Leiten sie diese Gleichung her.
Lit.: z. B. [1]
4. In welchen Einheiten werden die in der idealen Gasgleichung pV = nRT auftretenden Großen
gemessen? Welches Volumen beansprucht ein Mol eines idealen Gases bei Normaldruck und
293 K nach dieser Beziehung? Welche Masse hat so ungefahr ein Mol trockene Luft und welche
Masse 1 Liter?
5. Der 1. Hauptsatz der Thermodynamik wird fur ideale Gase oft in der Form
U = dQ− pdV (1)
angegeben. Welche physikalische Aussage steckt hinter diesem Hauptsatz? Welche Bedeutungen
haben der Term pdV und das negative Vorzeichen?
6. Wie definiert man die spez. Warmekapazitat, wie die molare? Fur letztere liest man Werte 32R,
52R oder 7
2R bei zweiatomigen Molekulen wie O2, N2. Wovon hangt dieser Wert ab? Ist die
Warmeapazitat bei konstanten Druck cr oder bei konstantem Volumen cv großer und warum?
7. Kennen Sie Beispiele fur adiabatische Zustandsanderungen? Was unterscheidet sie von den
isothermen Zustandsanderungen? Wie unterscheiden sich die Adiabaten und die Isothermen in
einem p-V Diagramm? Welche der Großen in Gl. (1) andern sich bei diesen Prozessen jeweils
nicht? Die adiabatische Zustandsanderung wird beschrieben durch:
pV κ = const. mit κ =cpcV. (2)
8. Wenn Sie diese Fragen alle verstanden und beantwortet haben, konnen Sie sich vielleicht uber
den einfachen und schnellen Versuchsablauf freuen. Er wurde zuerst beschrieben von Ruchardt,
Phys. Zeitschrift XXX, S.58, 1929.
Bilder zu diesem Versuch finden Sie hier: http://www.iqo.uni-hannover.de/1291.html